Question

為了測定某種石灰石中碳酸鈣的質量分數，取5g石灰石樣品放入燒杯中，將60g稀鹽酸分成四次加入燒杯中，充分反應后，測得實驗數據如下表（樣品中的雜質不與鹽酸反應也不溶于水）

次　數	第一次	第二次	第三次	第四次
加入稀鹽酸質量/g	15	15	15	15
燒杯內剩余物質量/g	19.34	33.68	48.24	63.24

請你分析并進行有關計算：
（1）哪幾次反應后，鹽酸有剩余

 

．
（2）石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數．
（3）上述實驗結束后，向燒杯內的物質中加入石灰石至不再產生氣泡，過濾．求濾液中溶質的質量分數．（結果精確到0.1%）

Answer 1

分析：（1）根據質量守恒定律可知，第一次放出二氧化碳的質量=15克+5克-19.34克=0.66克，說明每加入15克鹽酸，放出二氧化碳的質量為0.66克．第二次加入15克鹽酸后剩余物質的質量=30克+5克-0.66克×2═33.68克，說明符合題目信息，因此此時鹽酸無剩余．而第三次加入15g鹽酸，生成二氧化碳只有0.44g說明碳酸鈣此時完全反應，鹽酸有剩余，則第四次的鹽酸一點也不反應．所以第三、四次鹽酸剩余．
（2）以前三次實驗數據為標準先求出反應產生的二氧化碳的質量是1.76g，寫出化學方程式并計算出碳酸鈣的質量，然后計算出樣品中碳酸鈣的質量分數．
（3）四次加入鹽酸的總質量為60克，然后析出化學方程式并計算出氯化鈣的質量，最后計算出溶質的質量分數．

解答：解：（1）根據質量守恒定律可知，第一次放出二氧化碳的質量=15克+5克-19.34克=0.66克，說明每加入15克鹽酸，放出二氧化碳的質量為0.66克．第二次加入15克鹽酸后剩余物質的質量=30克+5克-0.66克×2═33.68克，說明符合題目信息，因此此時鹽酸物剩余．而第三次加入15g鹽酸，生成二氧化碳只有0.44g說明碳酸鈣此時完全反應，鹽酸有剩余，則第四次的鹽酸一點也不反應．所以第三、四次鹽酸剩余．故答案為：三、四．
（2）根據（1）的分析可知，前二次30克鹽酸和碳酸鈣完全反應，二氧化碳的質量=30克+5克-33.68克=1.32克，第三次15g鹽酸和碳酸鈣反應，碳酸鈣有剩余產生的二氧化碳的質量=0.44g．所以該反應中產生的二氧化碳的總量是1.32g+0.44g=1.76g．
設碳酸鈣的質量為x．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                 44
x                   1.76g

100

44

═

x

1.76g

得：x=4g∴樣品中碳酸鈣的質量分數=

4g

5g

×100%=80%．
（3）由（1）分析可知，每加入15克鹽酸放出二氧化碳的質量為0.66克，所以加入60克鹽酸放出二氧化碳的質量=0.66克×4═2.64克，設需要碳酸鈣的質量為Y，生成氯化鈣的質量為Z．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100         111      44
Y            Z    2.64g

100

44

═

Y

2.64g

得：Y=6g

111

44

═

Z

2.64g

得：Z=6.66克
∴反應后溶液（濾液）的質量=60g+6g-2.64g=63.36g．
∴濾液中溶質的質量分數=

6.66g

63.36g

×100%≈10.5%
答：（2）樣品中碳酸鈣的質量分數為80%；（3）濾液中溶質的質量分數為10.5%．

點評：掌握化學方程式的計算格式和規(guī)范性，學會分析表格并從中得到一些信息的方法．